混凝土裂縫的種類及防治

鄭德安

（安徽省水利部淮河水利委員會 水利科學研究院 蚌埠 233000）

混凝土裂縫的種類及防治

鄭德安

（安徽省水利部淮河水利委員會 水利科學研究院 蚌埠 233000）

隨著商品混凝土的廣泛應用，混凝土出現開裂現象普遍增多。混凝土的開裂歸根結底是一個力的作用過程。一般來說減小混凝土的開裂主要有兩種途徑：一是提高混凝土的抗拉強度；二是降低混凝土中的收縮應力，減少變形。

混凝土裂縫；收縮變形；受力變形；化學反應變形

1 裂縫的類型

根據混凝土裂縫的特點規律、形成原因大致可分為以下13種類型：

1.1 塑性塌落裂縫

一般多在混凝土澆筑過程或澆筑成形后，混凝土初凝前發生。一般沿鋼筋表面產生順筋裂縫。這種塑性塌落裂縫，在大流動性混凝土或水灰比較大的混凝土中尤為嚴重。

1.2 塑性收縮裂縫

一般多在混凝土澆筑后，還處于塑性狀態時，由于天氣炎熱、蒸發量大、大風或混凝土本身水化熱高、外加劑對水泥的相容性不好等原因而產生的裂縫。實測表明，通常當混凝土拌合物表面水份蒸發率超過0.5kg/m2·h時，混凝土將產生急劇收縮，特別是大流動性混凝土；此外對于結構表面系數大，水灰比較大的薄壁構件，施工時未及時覆蓋導致混凝土表層失水過快，混凝土初凝前又未做二次振搗和搓毛壓平措施時，也易產生塑性收縮裂縫。

1.3 干縮裂縫

多在混凝土硬化過程中，混凝土中毛細管孔隙在干燥過程中逐漸失水，毛細管逐漸變形產生毛細壓力，導致混凝土產生體積收縮變形。這種體積變形受到約束時，就可能產生干縮裂縫。試驗表明，水泥用量和水灰比越大，其干燥收縮變形也越大，且收縮延續時間越長，混凝土保溫養護不到位，則會使混凝土早期收縮加劇。

1.4 溫度裂縫

由于外界溫度變化，使混凝土產生脹縮變形，當產生的混凝土內部拉應力超過混凝土抗拉強度極限值時，混凝土便產生溫度裂縫。對于一般工業與民用建筑，在夏季屋面受到太陽輻射影響，表面溫度最高可達55℃～65℃，而室內溫度一般在25℃～35℃；在冬季，屋面溫度約為-10℃～-15℃，而室內溫度一般為16℃～22℃，即屋面內外將有25℃～30℃的溫差，當屋面保溫、隔熱達不到節能設計標準時，將導致混凝土構件間（如板、梁、柱等構件）產生溫度變形或溫度變形差，加之混凝土結構構件有約束存在時，就會導致混凝土出現溫度裂縫。

1.5 水化熱裂縫

一般多在大體積混凝土或高強混凝土施工過程中，由于混凝土水化熱很高，致使混凝土內部溫度與混凝土表面溫度以及外部環境溫度相差較大，加之有約束的存在，就會產生水化熱裂縫。通常情況下，大體積混凝土當混凝土內部與表面溫差超過25℃，混凝土表面溫度與環境溫度超過15℃時，最高澆筑溫度在28℃左右且混凝土斷面溫度變化梯度較大時，則易出現水化熱裂縫。

1.6 地基沉陷裂縫

一般情況下，當混凝土結構主體和基礎剛度較大時，其抵抗地基沉陷的能力還是較強的。但當地基處理不滿足規范要求時，特別是在嚴重濕陷性黃土、凍脹土、膨脹土、鹽漬土、軟弱土等不良場地，仍時常產生地基沉陷（膨脹）裂縫。

1.7 應力集中裂縫

一般多在主體結構建成后出現。混凝土結構應力集中裂縫主要分布在門窗洞口、平面或立面突出凹進以及開結構洞口和結構剛度突變及集中荷載等處。對于預應力鋼筋混凝土結構，一般在張拉鋼筋錨固端產生的局部壓應力集中處產生裂縫。在集中荷載較大的部位易產生劈裂狀的裂縫。在預應力結構錨固端的局部承壓處，有時出現一條或數條裂縫，并呈放射狀。

1.8 凍融裂縫

在寒冷或嚴寒地區，由于混凝土受潮并遭受多次凍融，造成混凝土裂縫；也可能由于土體凍脹，使混凝土產生裂縫。凍融裂縫的特點是在裂縫附近的混凝土酥松、剝皮、脫落甚至露筋，導致鋼筋銹蝕。這種裂縫隨著時間的推移，會繼續發展而不斷惡化。

1.9 鋼筋銹蝕裂縫

一般是由于在混凝土中使用外加劑不當（如使用了超量氯離子的外加劑）或混凝土結構處于有腐蝕性氣體（或液體）的環境中，以及施工時鋼筋保護層過薄，致使混凝土中鋼筋生銹膨脹，使混凝土產生裂縫。此外，當混凝土碳化深度超過鋼筋保護層時，也會導致鋼筋銹蝕膨脹，使混凝土產生裂縫。因鋼筋銹蝕導致混凝土產生的裂縫，多為縱向順筋開展，這種裂縫嚴重者將破壞鋼筋與混凝土之間粘結力。

1.10 堿骨料反應裂縫

這種裂縫是由于混凝土中原材料的水泥、外加劑、混合材料及水中的堿性物質與骨料中的活性物質發生膨脹性的化學反應。堿骨料反應裂縫通常在混凝土澆筑成形若干年后出現，反應生成物吸水膨脹使混凝土產生內部應力而開裂。

1.11 荷載作用裂縫

一般是由于結構物受到荷載作用，導致混凝土內部產生拉應力超過混凝土的極限抗拉強度，致使混凝土產生裂縫。

1.12 構造裂縫

由于混凝土構造措施不當導致混凝土產生裂縫，例如：①在進深梁上擱置預應力空心板，板端（即支座處）產生轉動變形，造成沿板端部平行于進深梁的裂縫；②預應力空心板由于板與板間接縫構造措施和施工處理不當，導致板間接縫出現裂縫；③跨度較大的進深梁，設計按簡支計算，但未充分考慮支座實際嵌固負彎矩的作用，而導致梁端頂部出現裂縫；④門窗洞口處，未充分考慮應力集中的影響，造成在門窗洞口角部出現應力集中裂縫；⑤對于某些截面高度較大的梁，由于腰筋間距較大，導致混凝土梁兩側出現棗核形裂縫；⑥在混凝土結構與砌體結構交界處，由于未考慮兩種結構體在溫度及收縮作用下變形不協調，造成兩種結構體系交界處出現裂縫等。

1.13 設計不周裂縫

一般是由于設計考慮不周導致混凝土產生裂縫。例如：將各層陽臺混凝土挑梁端部，用混凝土柱相連，導致上部各層部分荷載傳到下部挑梁上，造成下層混凝土挑梁頂部出現豎向裂縫；在鋼筋混凝土托墻梁上開偏洞，且其距離超過《砌體結構設計規范》的規定，又未采取必要的加強措施，造成混凝土托墻梁出現裂縫；對于截面高度受到限制的跨度較大的鋼筋混凝土梁和跨度較大的板，僅重視了承載力極限狀態的設計，而忽視了正常使用極限狀態剛度和裂縫開展的計算，導致混凝土構件撓度和裂縫寬度超限；對某些可能出現溫度和收縮應力集中的部位，未采取加強配筋措施，造成出現溫度收縮裂縫等。

2 針對混凝土結構裂縫施工時應注意的問題

2.1 混凝土攪拌站

（1）施工前攪拌站應根據設計要求和施工現場作業條件和環境溫度、濕度變化情況，優化配合比，對所用砂、石質量，水泥、外加劑、摻和料品種，以及對水灰比及坍落度都要有明確的要求。

（2）泵送混凝土中外加劑起著不可替代的作用，但外加劑應用不當會直接引起混凝土種種質量問題，并且外加劑的使用也會增大混凝土的收縮。即使是同一廠家、同一牌號、同一強度等級的水泥，因熟料成分比例可能有變，其頭一批號的水泥和下一批號的水泥對同一外加劑的適應性都可能不同。因此，廠家要十分重視水泥對外加劑的相容性試驗問題。

（3）冬季施工期間，運至工地的混凝土應滿足出罐溫度的要求。

（4）混凝土在運輸過程中，不得隨意在罐車中加水或摻加已定混凝土外加劑以外的任何添加劑。

（5）攪拌站應向施工單位提供混凝土的澆灌連續性保證。

2.2 現場施工方

（1）施工方在混凝土到達現場時，必須確定混凝土配合比、強度等數據無誤后，方可澆筑。

（2）澆筑時應及時取樣，測定混凝土的坍落度及和易性等物理指標，并同時制作相應的混凝土抗壓強度試塊，對坍落度不符合要求和規范規定應立即停澆。

（3）同一澆筑區域的混凝土，應按先豎向后水平結構的順序，分層連續澆筑，不同區域則應由遠而近澆筑。

（4）當不允許留施工縫時，區域之間、上下層之間的混凝土澆筑間歇時間，不得超過混凝土初凝時間。

（5）當下層混凝土初凝后，澆筑上層混凝土時，應按留施工縫的規定處理。

（6）在澆筑豎向結構混凝土時，布料設備的出口離模板內側面不應小于50mm，且不得向模板內側面直沖布料，也不得直沖鋼筋骨架。

（7）澆筑水平結構混凝土時，不得在同一處連續布料，應在2～3m范圍內水平移動布料。

（8）混凝土澆筑分層厚度，宜為300～500mm。當水平結構的混凝土澆筑厚度超過500mm時，可按1∶6～1∶10的坡度分層澆筑。

（9）振搗泵送混凝土時，振動棒移動間距宜為400mm左右，振搗時間宜為15～30s，且間隔20～30min后，進行第二次復振。

（10）水平結構的混凝土表面，應適時用木抹子磨平搓毛兩遍以上。必要時，還應先用鐵滾筒滾壓兩遍以上，以防產生收縮裂縫。

（11）對于有預留洞、預埋件和鋼筋太密的部位，應預先制訂技術措施，確保順利布料和振搗密實。

（12）澆筑混凝土樓板時，而管線預埋應深淺適當，并選用符合標準的管材，當板厚小于或者等于80mm，管徑大于或等于25mm時，可在板底及板面加一層與管同長的鋼絲網，并能保證管底的保護層厚度與板的保護層厚度均等。

（13）混凝土養護：混凝土澆搗完畢后，宜在12h內加以覆蓋，視當時的氣溫決定是否澆水及澆水次數，澆水時應能保持混凝土有足夠的濕潤，對于采用硅酸鹽水泥，普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土，其澆水養護時間不得小于7d，對摻有緩凝型外加劑或有抗滲要求的混凝土，其養護時間不得少于14d。

（14）施工縫留置要求：施工縫位置按設計圖紙以及《混凝土施工及驗收規范》（GB50204-2002）要求留設。施工縫根據具體情況用鋼板網或方木卡茬，待下次澆筑混凝土前先鑿毛，清除水泥薄膜和松動石子，沖洗干凈后在接茬部位刷水泥素漿，以使新舊混凝土緊密結合，避免發生裂縫夾渣現象。

（15）控制施工加載：在混凝土未充分硬化前，鋼筋、模板、支撐及水電管材特別是過重的機械不得過早上樓。同時，荷載不得過于集中堆放在板跨中部。

（16）試塊留置確定混凝土拆模時間：混凝土澆筑過程中試驗工除按規范要求留取混凝土試塊外，同時還要留置1～2組同條件試塊，以確定混凝土樓板拆模時間及墻模拆模時間。大范圍拆模后，尚應在施工荷載集中處板底加一定的鋼支撐，并且同上下層支撐對正、垂直。

3 工程案例

3.1 概述

某辦公培訓大樓為地下一層和地上十二層的混凝土框架結構，建筑面積約11095m2，混凝土設計強度等級為C30～C50，工程于2003年12月底開工，主體于2004年11月底基本完成。該樓主體完工后，部分梁、板及地下室圍護墻發現有開裂現象。

3.2 地下室圍護墻裂縫

（1）由墻裂縫分布可見，裂縫主要分布在地下室縱軸方向，縫呈斜向或豎向開展，裂縫表面寬0.05～0.20mm。大多數的裂縫表面有白色氫氧化鈣結晶，結合現場所取芯樣可以判定，大部分的裂縫為貫通性裂縫。

（2）由于地下室混凝土結構縱向長度偏長，未采取有效的措施抵抗混凝土的收縮，加之混凝土設計強度等級高，單位體積水泥用量大以及泵送混凝土流動性大等因素，都使得圍護墻混凝土結構產生收縮和溫度裂縫。

（3）在地下室外側墻，而室內未填土作地坪的情況下，由于墻體配筋偏小，窗洞采取的加強措施偏弱，也易使墻體引發裂縫。

（4）地下室墻體裂縫發現于2004年11月份，2005年4月22日在裂縫開展最明顯和最嚴重的部位做了石膏條標記，以觀察裂縫發展情況。經過近兩個半月的監控，未發現裂縫的進一步發展和新的裂縫出現。

3.3 現澆板裂縫

（1）負一層頂板有兩個區格內有裂縫，一間區格內裂縫為平行于⑧軸線的裂縫，另一間區格內裂縫為斜向和靠⑦軸旁開展。從滲漏水線和現場鉆芯取樣分析，裂縫為貫通性裂縫。

（2）板角區的斜裂縫主要是由于板角區的應力狀態較復雜，在溫差及收縮變形的條件下，板受兩邊緣構件的約束，產生約束剪切應力，合成主拉應力，由于主拉應力作用與結構自重及附加荷載作用相迭加，往往在板角緣區域產生垂直于主拉應力方向的斜裂縫。

（3）板邊緣靠⑦軸線旁的裂縫，主要是施工時，支座負筋網受到干擾或下沉，且又未及時上提復位等因素造成的。

（4）板跨間平行于⑨軸線的裂縫，一條為施工時留下的施工縫，另二條主要是板混凝土收縮而產生的收縮變形裂縫。

3.4 梁裂縫

（1）負一層至屋面梁各層梁均存在不同程度的裂縫。在開裂梁的數量上九層和十層多于其他層。

（2）裂縫大部分豎向開展，小部分為斜向和不規則開展，少部分梁有順箍筋向裂縫。裂縫在梁的兩側面開展位置大多不對應。

（3）裂縫表面寬0.05～0.25mm。經對各層梁裂縫開展較嚴重的部位騎縫鉆芯檢查，表明絕大多數裂縫為表層的，裂縫一般深0～65mm，但也有個別梁裂縫為貫通性的，如八層頂梁（2/A-B）和十層頂梁（1/A-B）。

（4）地下室施工時為2004年3月份，當時最低氣溫6℃左右，而施工至屋面時已至7月下旬，氣溫最高約35℃。由此可見從地下室施工至屋面氣溫變化約30℃，而各層梁裂縫開展并沒有隨氣溫上升呈增加或減少的趨勢。

（5）該樓各層施工時沉降量數據顯示，未發現有異常的沉降變化，主體工程基本完工時，最大的累計沉降量為24mm，總體平均為17.2mm。另據分布在樓體不同位置的沉降點數據顯示，沉降量大致是均勻的。

（6）從各層梁的裂縫分布可見，大多數裂縫開展無規律性，且裂縫多為表層的，這主要是由于混凝土表層失去水分過快，引起表面混凝土干縮，產生裂縫。根據有關資料記載，當風速為7m/s時，水分的蒸發速度為無風時的2倍，混凝土構件有強風吹時，其表面極易蒸發脫水，于是容易因急劇干縮而引發裂縫

[1]混凝土結構與砌體結構.中國建材工業出版社，2004.1.

[2]混凝土結構的裂縫與對策.機械工業出版社，2006.6.

[3]常用建筑材料與結構工程檢測.黃河水利出版社，2002.12.

[4]混凝土工程裂縫分析與控制.中國鐵道出版社，2002.5.

鄭德安（1962-），男，高級工程師，主要從事工程質量檢測工作。

E-mail：zda2004@sohu.com